类加载机制与反射

一. 类的加载,连接,初始化   1.1. JVM和类

当调用Java命令运行某个Java程序时,该命令将会启动一个Java虚拟机进程。不管Java程序多么复杂,启动多少个线程,它们都处于该Java虚拟机进程里,都是使用同一个Java进程内存区。

JVM程序终止的方式:

程序运行到最后正常结束

程序运行到使用System.exit()或Runtime.getRuntime().exit()代码处结束程序

程序执行过程中遇到未捕获的异常或错误而结束

程序所在平台强制结束了JVM进程

JVM进程结束,该进程所在内存中的状态将会丢失

  1.2 类的加载

当程序主动使用某个类时,如果该类还未被加载到内存中,则系统会通过加载、连接、初始化三个步骤来对该类进行初始化。

类的加载时将该类的class文件读入内存,并为之创建一个java.lang.Class对象,也就是说,当程序使用任何类时,系统都会为之建立一个java.lang.Class对象。

系统中所有的类实际上也是实例,它们都是java.lang.Class的实例

类的加载通过JVM提供的类加载器完成,类加载器时程序运行的基础,JVM提供的类加载器被称为系统类加载器。除此之外,开发者可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。

通过使用不同的类加载器,可以从不同来源加载类的二进制数据,通常有如下几种来源。

从本地文件系统加载class文件,这是前面绝大部分实例程序的类加载方式

从jar包加载class文件,这种方式也是很常见的,jdbc编程所用的驱动类就放在jar文件中,JVM可以直接从jar文件中加载该class文件。

通过网络加载class文件

把一个Java源文件动态编译,并执行加载

类加载器通常无需等到首次使用该类时才加载该类,Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类。

  1.3 类的连接

当类被加载后,系统会为之生成一个对应的Class对象,接着会进入连接阶段,连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。类的链接可分为如下三个阶段。

验证:验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构,并和其他类协调一致

准备:类准备阶段则负责为类的类变量分配内存,并设置默认初始值

解释:将类的二进制数据中的变量进行符号引用替换成直接引用

  1.4 类的初始化

再累舒适化阶段,虚拟机负责对类进行初始化,主要就是对类变量进行初始化。在Java类中对类变量指定初始值有两种方式:①声明类变量时指定初始值;②使用静态初始化块为类变量指定初始值。

JVM初始化一个类包含如下步骤

加载并连接该类

先初始化其直接父类

依次执行初始化语句

当执行第2步时,系统对直接父类的初始化也遵循1~3,以此类推

  1.5 类初始化时机

当Java程序首次通过下面6种方式使用某个类或接口时,系统会初始化该类或接口

创建类的实例。创建类的实例包括new操作符来创建实例,通过反射来创建实例,通过反射实例化创建实例

调用某个类的类方法(静态方法)

访问某个类或接口的类变量或为该类变量赋值

使用反射方式来强制来创建某个类或接口的java.lang.Class对象。例如代码“Class.forname("Person")”,如果系统还未初始化Person类,则这行代码会导致Person类被初始化,并返回person类的java.lang.Class对象

初始化某个类的子类

使用java.exe命令来运行某个主类。当运行某个主类时,程序会初始化该主类

二. 类加载器

  2.1类加载器介绍

  类加载器负责将.class文件加载到内存中,并为之生成对应的java.lang.Class对象。

一个载入JVM的类有一个唯一的标识。在Java中,一个类使用全限定类名(包括包名和类名)作为标识;但在JVM中,一个类使用全限定类名和其类加载器作为唯一标识。

当JVM启动时,会形成由三个类加载器组成的初始类加载器层次结构

Bootstrap ClassLoader:跟类加载器

Extension ClassLoader:扩展类加载器

System ClassLoader:系统类加载器

Bootrap ClassLoader被称为引导(也称为原始或跟)类加载器,它负责加载Java的核心类。跟类加载器不是java.lang.ClassLoader的子类,而是JVM自身实现的。

Extension ClassLoader负责加载JRE拓展目录中的JAR包的类,它的父类加载器是跟类加载器

System ClassLoader,它负责在JVM启动时加载来自Java命令的-classpath选项、java.class,path系统属性,或CLASSPATH指定的jar包和类历经。系统可通过ClassLoader的静态方法或区该系统类加载器。如果没有特别指定,则用户自定义的类加载器都已类加载器作为父加载器

  2.2 类加载机制

JVM类加载机制主要有三种

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